(57)【要約】【課題】タクトの悪化及び印刷材料の表面状態の変化を抑えるとともに、被印刷体に塗布された後の印刷材料の膜厚を一定に近づけることのできる技術を提供する。【解決手段】印刷装置１０は、表面上に隔壁６０の配列が形成された基板Ｗを保持するステージ２２と、所定のパターンが形成された印刷版１７を有し、有機ＥＬ材料のインク７０が塗布された印刷版１７から基板Ｗの隔壁６０間にインク７０のパターンを転写する版胴１４と、印刷版１７にインクを供給するインク供給ローラ１２と、インク供給スリットノズル１１がインク供給ローラ１２上に吐出したインク７０を非接触で加熱する赤外線ヒータ８０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上に隔壁の配列が形成された被印刷体を保持するステージと、
所定のパターンが形成された印刷版を有し、印刷材料が塗布された前記印刷版から前記被印刷体の前記隔壁間に前記印刷材料のパターンを転写する転写部と、
前記印刷版に前記印刷材料を供給する供給部と、
を備え、
前記供給部は、
外周面に供給された前記印刷材料を前記印刷版に塗布するローラと、
前記ローラに供給された前記印刷材料を非接触で加熱する加熱部と、
を備える印刷装置。
【請求項２】
請求項１に記載の印刷装置であって、
前記ローラを冷却する第１冷却部をさらに備える、印刷装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の印刷装置であって、
前記印刷版を冷却する第２冷却部をさらに備える、印刷装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一つに記載の印刷装置であって、
前記加熱部が赤外線ヒータを備える、印刷装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の印刷装置であって、
前記被印刷体が、転写された後の前記印刷材料に電圧を印加して電流駆動することにより発光を行わせる発光デバイス用の基板である、印刷装置。
【請求項６】
印刷材料をローラに供給する供給工程と、
前記ローラに供給された前記印刷材料を非接触で加熱する加熱工程と、
加熱された前記印刷材料を前記ローラから所定のパターンが形成された印刷版に塗布する塗布工程と、
前記印刷材料が塗布された前記印刷版から、隔壁の配列が形成された被印刷体にパターンを転写する転写工程と、
を備える印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷材料が印刷版から有機ＥＬディスプレイ用基板、有機ＥＬ照明用基板又はカラーフィルタ用基板など（以下、基板と称する）に転写されることで、基板上にパターンを形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機ＥＬの発光材料に高分子材料を使用し、各種印刷方法で被印刷体の表面に有機ＥＬ発光層のパターンを形成する技術が知られている。このうち、凸版による印刷法では、発光材料が凸部に塗布された状態の印刷版が所定の印圧で被印刷体の表面に押し込まれる。これによって、印刷版に形成されたパターンが被印刷体表面に転写される。
【０００３】
被印刷体には、隔壁の配列が形成されたガラス基板が使用される場合がある。このような基板に塗布された発光材料は、表面張力の作用によって隔壁付近の膜厚が最も厚く、隔壁間の中央部分の膜厚が最も薄い状態になる。この状態では、過電流が発光材料の膜厚の薄い部分に流れるため、発光材料の寿命の低下、発光効率の低下などの問題が引き起こされる。
【０００４】
このような問題を解決できる技術として、特許文献１には、非撥油性材料の下層と撥油性材料の上層とで形成された隔壁が開示されている。また、特許文献２には、物質表面に形成された有機薄膜に光を照射することによって、表面の物性を選択的に変化させて撥液性を制御する方法が開示されている。また、特許文献３には、従来の凸版印刷において、伝熱部材がインクに接触した状態でインクを加熱し、インク粘度を高める技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１６２９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８４８７号公報
【特許文献３】特開平１０−１６３７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１又は特許文献２のように、基板、又は基板に塗布された発光材料に対して加工処理を施す方法では、基板の製造コストの上昇又はタクトの悪化、さらには基板表面の状態が経時変化することによるパネル大量生産時の歩留まりの悪化が懸念される。また、特許文献３のようにインクの粘度を変化させる方法では、直接加熱部がインクと接触するため、インクの表面状態の変化が懸念される。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、タクトの悪化及び印刷材料の表面状態の変化を抑えるとともに、被印刷体に塗布された後の印刷材料の膜厚を一定に近づけることのできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、印刷装置であって、表面上に隔壁の配列が形成された被印刷体を保持するステージと、所定のパターンが形成された印刷版を有し、印刷材料が塗布された前記印刷版から前記被印刷体の前記隔壁間に前記印刷材料のパターンを転写する転写部と、前記印刷版に前記印刷材料を供給する供給部と、を備え、前記供給部は、外周面に供給された前記印刷材料を前記印刷版に塗布するローラと、前記ローラに供給された前記印刷材料を非接触で加熱する加熱部と、を備える。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に係る印刷装置であって、前記ローラを冷却する第１冷却部をさらに備える。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明または第２の発明に係る印刷装置であって、前記印刷版を冷却する第２冷却部をさらに備える。
【００１１】
第４の発明は、第１の発明ないし第３の発明のいずれか一つに係る印刷装置であって、前記加熱部が赤外線ヒータを備える。
【００１２】
第５の発明は、第１の発明ないし第４の発明のいずれか一つに係る印刷装置であって、前記被印刷体が、転写された後の前記印刷材料に電圧を印加して電流駆動することにより発光を行わせる発光デバイス用の基板である。
【００１３】
第６の発明は、印刷材料をローラに供給する供給工程と、前記ローラに供給された前記印刷材料を非接触で加熱する加熱工程と、加熱された前記印刷材料を前記ローラから所定のパターンが形成された印刷版に塗布する塗布工程と、前記印刷材料が塗布された前記印刷版から、隔壁の配列が形成された被印刷体にパターンを転写する転写工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明ないし第６の発明において、供給部は、ローラ上に吐出された印刷材料を非接触で加熱する加熱部を備える。このため、加熱部の加熱によって印刷材料に含まれる溶媒の溶剤成分は蒸発し、印刷材料の粘度を高めることができる。従って、被印刷体上の隔壁に接する印刷材料の接触角は大きくなるとともに、印刷材料の流動性を抑えられるため、塗布後の印刷材料の膜厚は一定に近づけることができる。また、印刷材料がローラ上に吐出されてから加熱され、粘度が高められるため、タクト低下を抑えられる。さらに、加熱部が非接触で印刷材料を一様に加熱するため、印刷材料の表面状態が変化することを抑えられる。
【００１５】
特に、第２の発明において、第１冷却部がローラの温度を降下させるため、加熱部の加熱により昇温した印刷材料の温度を降下させることができる。このため、印刷版に供給された印刷材料の熱による印刷版の劣化及び熱膨張による印刷板の寸法変化を抑えられる。
【００１６】
特に、第３の発明において、第２冷却部が印刷版を冷却するため、印刷版に塗布された印刷材料の温度を降下させることができる。このため、印刷版に供給された印刷材料の熱による印刷版の劣化及び熱膨張による印刷版の寸法変化を抑えられる。
【００１７】
特に、第４の発明において、赤外線ヒータを加熱部に採用することにより、簡易な構造でありながら出力の調整が比較的容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る印刷装置の概略側面図である。
【図２】印刷装置が備える制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】印刷処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る加熱処理の一部分の様子を示す概略斜視図である。
【図５】転写されたインクのプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００２０】
＜１．印刷装置について＞
図１には、本発明の実施形態に係る印刷装置１０の概略側面図が示されている。図２には、制御部９０のハードウェア構成を表すブロック図が示されている。
【００２１】
まず、本発明の実施形態に係る印刷装置１０について説明する。図１に示される印刷装置１０では、パターンが形成された印刷版１７の表面に塗布された有機ＥＬの発光材料（以下において、インクと称する）が被印刷体に転写されることによって、有機ＥＬディスプレイの各表示素子（画素）のパターン形成が行われる。被印刷体には、複数の隔壁（バンク）６０が形成された基板（ガラス基板）Ｗが使用される。この隔壁６０と隔壁６０との間にインク７０が供給されることによって、発光層のセルが形成される。
【００２２】
複数の隔壁６０が形成された基板Ｗは、種々の後工程を経ることによって、有機ＥＬの発光デバイス（ディスプレイ等）のパネルとなる基板である。パネルが完成した後に、電圧が印加され、電流が上記発光層のセルのインク７０に流れることによって、発光層のセルは発光する。つまり、発光層のセルのインク７０は電流駆動で発光する。
【００２３】
印刷装置１０は、基台２０、基板Ｗが載置された状態で基台２０上を往復移動するステージ２２、外周面に印刷版１７を装着する版胴１４、軸芯が版胴１４の軸芯と平行に配置され、印刷版１７の表面に塗布液を供給するインク供給ローラ１２、このインク供給ローラ１２の軸芯方向に延びるスリットを有し、インク供給ローラ１２に塗布液を供給するインク供給スリットノズル１１及び赤外線を照射することで被照射物を加熱させる赤外線ヒータ８０を備える。
【００２４】
また、印刷装置１０は、装置の各動作機構を制御して印刷処理を実行させる制御部９０を備える。なお、制御部９０は印刷装置１０の一部であってもよいし、印刷装置１０とは別体に構成されたコンピュータであってもよい。制御部９０に予めインストールされたプログラムに従って、後述する一連のシーケンスが実行される。
【００２５】
なお、以下において、版胴１４の回転軸に沿う方向（Ｘ方向）を軸心方向（第１方向）と称し、版胴１４の回転軸に直交する方向（Ｙ方向）を印刷方向（第２方向）と称する。また、基板Ｗが載置されるステージ２２の面に直交する方向（Ｚ方向）を高さ方向と称する。
【００２６】
図１に示されるように、一対の直動ガイド３２及びリニアモータ３１が基台２０上に配設されている。この直動ガイド３２は、その長手方向が版胴１４の回転軸に直交する方向（Ｙ方向）に沿うように基台２０上に配設されており、リニアモータ３１はこの一対の直動ガイド３２の間に配設されている。
【００２７】
ステージ２２は、これらの直動ガイド３２及びリニアモータ３１と連結されている。従って、ステージ２２は、リニアモータ３１の駆動をうけて直動ガイド３２に沿って往復移動可能である。
【００２８】
ステージ２２の上面には複数の図示しない吸引孔が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ２２上に載置された基板Ｗは水平姿勢に固定保持される。
【００２９】
昇降テーブルはこのようなステージ２２の経路を跨ぐようにして設置されており、基台２０に対して高さ方向に昇降可能である。
【００３０】
昇降テーブルは、インク供給スリットノズル１１、インク供給ローラ１２、赤外線ヒータ８０及び版胴１４を支持している。そのため、これらの各部分は、昇降テーブルとともに一体的に昇降可能である。なお、本実施形態では、インク供給ローラ１２及び赤外線ヒータ８０が供給部に相当し、版胴１４が転写部に相当する。
【００３１】
版胴１４は、円筒形状を有するローラであり、軸心方向（Ｘ方向）に沿って延設された回転軸を中心にしてモータ１４２の駆動によって回転可能である。
【００３２】
このような版胴１４の内部には冷却部１４５が設けられていることが望ましい。この場合、版胴１４は冷却部１４５によって冷却された状態で処理動作を行う。冷却部１４５には、例えば冷却水が流れる冷却配管などが採用される。本実施形態では、冷却部１４５が第２冷却部に相当する。
【００３３】
このような版胴１４の外周面の一部に、印刷版１７が装着されている。印刷版１７は、凸部がパターン領域を構成する樹脂層と、樹脂層を支持するベース層とを有する凸版である。なお、樹脂層は、ポリエステル系樹脂又はゴムなどの樹脂材料で構成される。印刷版１７は、例えばＣＡＤなどによってコンピュータ上に作成された設計データに基づいて、レーザ光が直接版上に出力を行うことによって作製される。
【００３４】
インク供給スリットノズル１１はインク７０の供給源１１１と連結されており、インク供給ローラ１２の上方に設置される。インク供給スリットノズル１１は、インク供給ローラ１２の軸心方向（Ｘ方向）に沿って延びるスリットを有しており、スリットからインク供給ローラ１２の表面に供給源１１１に貯留されていた有機ＥＬの高分子材料をインク７０として吐出する。
【００３５】
有機ＥＬの高分子材料のインク化の際の溶媒としては、例えばアニソール又はキシレンなどが採用される。これらの物質はいずれも１００度付近に沸点を有し、４００度付近に発火点を有する。本実施形態では、このような沸点と発火点との差が比較的大きい物質が溶媒として使用されることが望ましい。
【００３６】
インク供給ローラ１２は円筒形状を有するローラであり、インク供給ローラ１２の回転軸が版胴１４の回転軸と平行に（つまり軸心方向に沿って）配置されている。このインク供給ローラ１２の回転軸の一端にはモータ１２２が設けられており、インク供給ローラ１２はモータ１２２の駆動によって回転可能である。印刷処理時には、版胴１４に装着された印刷版１７の表面がインク供給ローラ１２の表面に当接し、インク供給ローラ１２の外周面に供給されたインク７０が印刷版１７に供給される。
【００３７】
インク供給ローラ１２の内部には冷却部１２５が設けられていることが望ましい。この場合、インク供給ローラ１２は冷却部１２５によって冷却された状態で動作を行う。冷却部１２５には、例えば冷却水が流れる冷却配管などが採用される。本実施形態では、冷却部１２５が第１冷却部に相当する。
【００３８】
赤外線ヒータ８０は、インク供給ローラ１２の軸心方向にその長手方向が沿うようにして、インク供給ローラ１２よりも上方に設置されている。この赤外線ヒータ８０は、インク供給ローラ１２の外周面に向けて赤外線を照射し、当該外周面に塗布されていたインク７０を加熱する機構である。より具体的には、インク供給ローラ１２の外周面のうち、インク供給ローラ１２の回転方向における、インク供給スリットノズル１１から吐出されたインク７０を受ける部分と、印刷版１７が当接する部分との間の一部分に、赤外線ヒータ８０は赤外線を照射する。
【００３９】
このようにして、赤外線ヒータ８０は、インク供給ローラ１２上に吐出されたインク７０を非接触で軸心方向に沿って均一に加熱する。この結果、インク７０の温度が１００度近辺に達すると、インク７０を構成する溶媒の溶剤成分が蒸発し、インク７０は、インク供給スリットノズル１１から吐出された段階のインク７０と比較して高粘度になる。例えば、加熱される前の段階では数十センチポアズ（ｃＰ）だったインク粘度は、加熱されることによって、１００未満から数百センチポアズ（ｃＰ）に変化する。
【００４０】
なお、説明の都合上、以下において赤外線ヒータ８０による加熱処理が行われていないインク７０を低粘度インク７０ａと称し、加熱処理が行われたインク７０を高粘度インク７０ｂと称する場合がある。
【００４１】
また、本実施形態では赤外線ヒータ８０が加熱部に相当するが、これに限られるものではない。均一に加熱処理を行うことが可能な部材であれば、例えば、フラッシュランプアニール、電熱線ヒータ、高周波誘導加熱装置及びレーザなどが、加熱部として採用されても構わない。もっとも、簡易な構造でありながら出力の調整が比較的容易であるという点で、この実施形態のように赤外線ヒータ８０を用いることが好ましい。
【００４２】
図４は、制御部９０のハードウェア構成を示すブロック図である。制御部９０のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。即ち、制御部９０は各種演算処理を行うＣＰＵ９１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲОＭ９２、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭ９３及び制御用ソフトウェア、又はデータなどを記憶しておく磁気ディスク９４、キーボード及びマウスなどの入力部９５をバスライン９９に接続して構成されている。
【００４３】
バスライン９９には、版胴１４を回転させるモータ１４２、インク供給ローラ１２を回転させるモータ１２２、ステージ２２を直動移動させるリニアモータ３１、赤外線ヒータ８０などが、電気的に接続されている。
【００４４】
上記の構成以外にも印刷装置１０は、版胴１４及びインク供給ローラ１２をそれぞれ洗浄する洗浄機構、ならびに、インク供給スリットノズル１１とインク供給ローラ１２との距離、インク供給ローラ１２と印刷版１７との距離をそれぞれ調整する機構等を備える。
【００４５】
＜２．処理の流れ＞
図３には、処理の流れを示すフローチャートが示されている。また、図４には、加熱処理が行われている際の印刷装置１０の要部構成を示す斜視図が示されている。図３に示されるフローチャートに沿って、上述の構成を有する印刷装置１０の処理動作について説明する。
【００４６】
本実施形態では、はじめにインク供給ローラ１２の回転が開始される（ステップＳ１）。このとき、図１に示されるインク供給ローラ１２は反時計回りに回転する。なお、冷却部１４５又は冷却部１２５が設けられている場合には冷却水の供給も開始される。
【００４７】
続いて、赤外線ヒータ８０が赤外線の照射を開始する（ステップＳ２）。冷却部１２５が設けられている場合、冷却部１２５がインク供給ローラ１２を冷却しているため、インク供給ローラ１２の急激な昇温は抑えられる。
【００４８】
赤外線の照射が開始された後で、インク供給スリットノズル１１からインク供給ローラ１２の表面に向けて低粘度インク７０ａが供給される（ステップＳ３）。供給された低粘度インク７０ａは、ほぼ均等な厚みを有する膜をインク供給ローラ１２の外周面に形成する。
【００４９】
そして、版胴１４の回転が開始される（ステップＳ４）。図１に示される版胴１４は時計回りに回転する。
【００５０】
低粘度インク７０ａが吐出されたインク供給ローラ１２の外周面の部分は、インク供給ローラ１２の回転によって、印刷版１７とインク供給ローラ１２とが当接する部分に向かって移動する。このとき、低粘度インク７０ａの膜は、赤外線ヒータ８０によって軸心方向に沿って一様に照射されている赤外線の領域を通過する（図４参照）。このため、インク７０ａの膜は赤外線によって軸心方向に均一に加熱される。
【００５１】
加熱によって低粘度インク７０ａの温度が１００度近辺に達すると、低粘度インク７０ａを構成する溶媒の溶剤成分が蒸発し、低粘度インク７０ａの粘度は高くなる。つまり、低粘度インク７０ａは加熱によって高粘度インク７０ｂに転換される。このとき、インク供給ローラ１２が冷却部１２５を備えているならば、昇温した高粘度インク７０ｂは直ちに冷却される。
【００５２】
インク供給ローラ１２上で低粘度インク７０ａから転換された高粘度インク７０ｂは、インク供給ローラ１２と印刷版１７との当接部分から印刷版１７に塗布されることによって供給される（ステップＳ５）。なお、高粘度インク７０ｂは幾分熱を帯びた状態であっても、印刷版１７に供給されることによってその温度は低下する。また、版胴１４が冷却部１４５を備えているならば、高粘度インク７０ｂの温度は確実に低下する。
【００５３】
洗浄等の処理が前工程で施された基板Ｗを固定保持するステージ２２は、版胴１４の位置に応じて移動する。直動ガイド３２に沿って移動するステージ２２が、版胴１４の下端に到達するタイミングで版胴１４に装着された印刷版１７が版胴１４の下端に到達する。
【００５４】
高粘度インク７０ｂが塗布された印刷版１７は、版胴１４の回転によって基板Ｗの表面に押し当てられる（ステップＳ６）。これによって、高粘度インク７０ｂのパターンが隔壁６０と隔壁６０との間における基板Ｗの表面に転写される。
【００５５】
図５には、隔壁６０と隔壁６０との間におけるインク７０のプロファイル（断面形状）が示されている。高粘度インク７０ｂのプロファイルは実線で描かれている。また、低粘度インク７０ａが基板Ｗに供給された場合のプロファイルは点線で描かれている。このように、低粘度インク７０ａのプロファイルよりも高粘度インク７０ｂのプロファイルのほうが、隔壁６０と隔壁６０との間において、膜厚は一定の状態に近くなる。
【００５６】
パターンが転写された基板Ｗは次工程の処理が施される装置へと搬送される。制御部９０は、未処理の基板Ｗが存在するか否かを判断し（ステップＳ７）、未処理の基板Ｗが存在するならば印刷処理が続行され、未処理の基板Ｗが存在しないならば、印刷処理が終了する。
【００５７】
以上のように、本実施形態では、赤外線ヒータ８０がインク供給ローラ１２上に供給されたインク７０を非接触で加熱する。このため、インク７０に含まれる溶媒の溶剤成分は蒸発し、インク７０の粘度を高めることができる。
【００５８】
基板Ｗ上の隔壁６０に接する粘度の高いインク７０の接触角は、粘度の低いインク７０の接触角よりも大きくなる。また、インク７０の粘度が高くなることによって、流動性は抑えられる。従って、隔壁６０近傍のインク７０が受ける表面張力の作用は抑えられ、インク７０の膜厚は一定に近づけることができる。
【００５９】
また、赤外線ヒータ８０が、インク供給スリットノズル１１から吐出された後のインク７０に対して加熱処理を施すことによって、インク７０の粘度制御が行われる。従って、インク７０は流動性を有した状態でインク供給スリットノズル１１の内部を流れるため、タクトに悪影響を及ぼすことはない。また、インク供給スリットノズル１１から吐出された段階のインク７０は低粘度であるため、均等な厚みの膜を得ることができる。
【００６０】
また、赤外線ヒータ８０は非接触でインク７０を軸心方向に沿って均一に加熱する。このため、加熱部に接することによってインク７０の表面状態が変化することを抑えられる。また、加熱によるインク７０を構成する溶媒の溶剤成分は軸心方向に沿ってほぼ一定量ずつ蒸発する。従って、インク７０の膜の厚みは加熱の前後で変動するものの、インク７０の膜が軸心方向に沿って均一な厚みで形成された状態は維持されつつ、インク７０の粘度制御は行われる。このため、インク７０は、印刷版１７に対して均等に供給され、基板Ｗに転写される。つまり、インク７０が基板Ｗの表面に対して偏って供給されることを抑えられる。さらに、赤外線ヒータ８０がインク７０を非接触で加熱するため、加熱部を介したインクのコンタミネーションを抑えられる。
【００６１】
また、インク供給ローラ１２が冷却部１２５を備えている場合、赤外線ヒータ８０によって昇温したインク供給ローラ１２及びインク７０の温度を低下させるため、印刷版１７の熱による劣化及び熱膨張による寸法変化を抑制できる。
【００６２】
また、版胴１４が冷却部１４５を備えている場合、赤外線ヒータ８０によって昇温したインク７０及び印刷版１７の温度を低下させるため、印刷版１７の熱による劣化及び熱膨張による寸法変化を抑制できる。
【００６３】
また、赤外線ヒータ８０を加熱部に採用することにより、簡易な構造でありながら出力の調整が比較的容易に行える。
【符号の説明】
【００６４】
１０  印刷装置
１１  インク供給スリットノズル
１２  インク供給ローラ
１４  版胴
１７  印刷版
２２  ステージ
６０  隔壁
７０  インク
８０  赤外線ヒータ
９０  制御部
１２５  冷却部（第１冷却部）
１４５  冷却部（第２冷却部）
【図１】
2013030333.tif 000003
【図２】
2013030333.tif 000004
【図３】
2013030333.tif 000005
【図４】
2013030333.tif 000006
【図５】
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